I nanocompositi di grafene sono stati ampiamente sviluppati per una vasta gamma di dispositivi elettronici. Solitamente, queste applicazioni richiedono la deposizione di grafene modificato su un dispositivo prefabbricato. A tal fine, sono necessari passaggi di funzionalizzazione del grafene (ad esempio ossidazione) per rendere il nanomateriale compatibile con la fase disperdente, facilitandone la manipolazione e la deposizione. Tuttavia, questa procedura compromette gravemente le proprietà meccaniche ed elettroniche del grafene, compromettendo irreparabilmente le prestazioni finali del materiale. Inoltre, questi metodi sono scarsamente scalabili e limitati a pochi tipi di architetture, ostacolandone così la diffusione industriale. Questo è in controtendenza rispetto ai numerosi approcci a livello industriale in cui vengono proposte sintesi su larga scala di polveri di grafene di alta qualità. Pertanto, sono altamente desiderabili metodi di fabbricazione su larga scala di nanocompositi polimerici in cui la struttura chimica del grafene sia preservata, per favorire le reali applicazioni di questo nanomateriale, in linea con la pianificazione del quadro europeo sul grafene. In questa prospettiva, la ricerca fondamentale dovrebbe essere ripensata verso approcci di fabbricazione che tengano conto delle possibili applicazioni nei futuri avanzamenti industriali. In prospettiva, questa evoluzione potrebbe generare una rivoluzione, rendendo la tecnologia del grafene economicamente conveniente e ampiamente diffusa, con un impatto positivo significativo sulla società. L'obiettivo di MAGELLANO è progettare, testare e modellare digitalmente l'intera catena di processi all'interno di un sistema di produzione per realizzare LabOnChip con dispositivi elettrochimici incorporati a base di grafene con prestazioni migliorate. Inoltre, l'approccio proposto è versatile, potenzialmente applicabile alla produzione di qualsiasi tipo di elettronica in grandi volumi, alta qualità e a basso costo. A tal fine, il grafene puro sarà legato in modo non covalente a pellet di plastica attraverso procedure di chimica a secco, e i nanocompositi ottenuti saranno utilizzati nei metodi di fabbricazione mediante stampaggio a iniezione. Contemporaneamente, saranno sviluppati modelli digitali capaci di descrivere il processo. Il progetto si basa su quattro caratteristiche chiave:
1) Definizione di tutti i processi tecnologici necessari per produrre nanocompositi conduttivi a base di grafene, utilizzando lo stampaggio a microiniezione e particelle di plastica rivestite di grafene puro, adattando procedure precedentemente sviluppate.
2) Caratterizzazione elettrochimica dei nanocompositi e modulazione delle loro proprietà.
3) Realizzazione, sin dall'inizio e perfezionamento durante il progetto, di una controparte digitale dei processi e del sistema di produzione, per identificare proattivamente le alternative di produzione e favorire un’industrializzazione efficace e rapida, guidando il design dei singoli processi.
4) Fabbricazione di LabOnChip con incorporazione di dispositivi elettrochimici basati sui nanocompositi come applicazione dimostrativa dell’approccio sviluppato.